JP5455078B2 - Contactless power supply equipment - Google Patents
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Description
本発明は、無接触給電設備、特に誘導線路または誘導コイルに交流電流を供給する電源装置に関するものである。 The present invention relates to a contactless power supply facility, and more particularly to a power supply device that supplies an alternating current to an induction line or induction coil.
従来の上記誘導線路に交流電流を供給する電源装置の一例が、特許文献1に開示されている。
An example of a conventional power supply device that supplies an alternating current to the induction line is disclosed in
この電源装置は、直流電源のプラス出力端子から直流電流が供給されるDCチョークと、DCチョークを介して直流電流がセンタータップに供給される一次コイルおよび前記誘導線路が接続される二次コイルからなる高周波トランスと、
高周波トランスの一次コイルの両端に並列に接続されたコンデンサと、高周波トランスの一次コイルの一端と直流電源のマイナス出力端子との間に接続された第1スイッチと、高周波トランスの一次コイルの他端と直流電源のマイナス出力端子との間に接続された第2スイッチから構成されている。This power supply device includes a DC choke to which a direct current is supplied from a positive output terminal of a direct current power source, a primary coil to which a direct current is supplied to a center tap via the DC choke, and a secondary coil to which the induction line is connected. A high frequency transformer,
A capacitor connected in parallel to both ends of the primary coil of the high-frequency transformer, a first switch connected between one end of the primary coil of the high-frequency transformer and the negative output terminal of the DC power supply, and the other end of the primary coil of the high-frequency transformer And a second switch connected between the negative output terminal of the DC power source.
また高周波トランスの一次コイルと二次コイル、誘導線路、およびコンデンサは、所定周波数で共振する共振回路を形成するように選定されており、この所定周波数で二次コイルに電流が流れるように、スイッチングコントローラにより第1スイッチと第2スイッチは交互に180゜ずれてスイッチングされる。なお、誘導線路へ流れる電流を大きくし、
且つ負荷変化の影響を最小限度にするために、高周波トランスの二次側の巻線数を1本としている。The primary coil and secondary coil of the high-frequency transformer, the induction line, and the capacitor are selected so as to form a resonance circuit that resonates at a predetermined frequency, and switching is performed so that a current flows through the secondary coil at the predetermined frequency. The first switch and the second switch are alternately shifted by 180 ° by the controller. In addition, increase the current flowing to the induction line,
In addition, in order to minimize the influence of the load change, the number of windings on the secondary side of the high-frequency transformer is set to one.
このように高周波トランスにより直流電源とは絶縁されて、所定周波数の正弦波形の大電流が誘導線路に供給される。 In this way, the high frequency transformer is insulated from the DC power supply, and a large current having a sine waveform of a predetermined frequency is supplied to the induction line.
しかし、従来の無接触給電設備では、第1スイッチと第2スイッチはきっちり180゜ずれてスイッチングされているとよいが、スイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生すると、スイッチに直列に接続されてコンデンサがあるためにコンデンサによりループ回路が形成されて放電し、エネルギーを無駄に消費する。またスイッチングに伴い発生するノイズ電流がコンデンサを回り、エネルギーを無駄に消費する。また第1スイッチと第2スイッチをスイッチングするためにスイッチングコントローラを必要としている。 However, in the conventional non-contact power supply equipment, the first switch and the second switch are preferably switched with a 180.degree. Shift exactly. However, if the switching timing is shifted and the timing to turn on at the same time is generated, the first switch and the second switch are connected in series. Since there is a capacitor, a loop circuit is formed by the capacitor and is discharged, which wastes energy. In addition, noise current generated by switching goes around the capacitor and wastes energy. In addition, a switching controller is required to switch the first switch and the second switch.
そこで、本発明は、スイッチングに伴うエネルギーの無駄を回避でき、さらにスイッチングコントローラを不要にできる無接触給電設備を提供することを目的としたものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-contact power supply facility that can avoid waste of energy associated with switching and can eliminate the need for a switching controller.
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って配置され、交流電流が供給される誘導線路、または装置が留まる所定位置に配置され、交流電流が供給される誘導コイルを備え、前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
直流電流を供給する直流電源装置と、前記直流電源装置のプラス出力端子に一端が接続されたDCチョークと、前記DCチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルおよび前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルからなる絶縁トランスと、前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、前記センタータップ付き一次コイルの一端にアノードが接続された第1ダイオードと、前記センタータップ付き一次コイルの他端にアノードが接続された第2ダイオードと、前記第1ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタにより形成される第1スイッチング素子と、前記第2ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタにより形成される第2スイッチング素子と、前記センタータップ付き一次コイルの一端および前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタのベースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第1ツェナーダイオードと、前記センタータップ付き一次コイルの他端および前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタのベースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第2ツェナーダイオードとを備え、前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第1ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第2ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタと前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタは、前記二次コイルに前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互に駆動されることを特徴とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
DC power supply for supplying a direct current, DC choke having one end connected to a positive output terminal of the DC power supply, a primary coil with a center tap having a center tap connected to the other end of the DC choke, and the induction line Alternatively, an insulating transformer composed of a secondary coil connected to an induction coil, a resonance capacitor connected in parallel with the secondary coil and forming a resonance circuit with the induction line or the induction coil at a predetermined frequency, and the primary with a center tap A first diode having an anode connected to one end of the coil; a second diode having an anode connected to the other end of the primary coil with a center tap; a cathode of the first diode; and a negative output terminal of the DC power supply device. A first switching element formed by a transistor connected between the second switching element and the second switching element. A second switching element formed by a transistor connected between a cathode of an anode and a negative output terminal of the DC power supply device; one end of the primary coil with a center tap; and a base of the transistor forming the second switching element A cathode connected to the negative output terminal of the DC power supply device and a cathode connected to the other end of the primary coil with the center tap and the base of the transistor forming the first switching element. And a second Zener diode connected to the negative output terminal of the DC power supply device and having an anode connected thereto, and a current flows from one end of the primary coil with a center tap to the first Zener diode. Forming tiger The transistor is driven, and a transistor that forms the first switching element is driven by a current flowing from the other end of the primary coil with the center tap to the second Zener diode, and the transistor that forms the first switching element and the transistor The transistors forming the second switching element are alternately driven so that an alternating current flows through the secondary coil at the predetermined frequency.
上記構成によれば、直流電源装置からDCチョークを介して、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給され、センタータップ付き一次コイルの一端から第1ツェナーダイオードに電流が流れると、第1ツェナーダイオードのツェナー電圧が第2トランジスタのベースに印加されることにより第2トランジスタが駆動され、この第2トランジスタに、カソードが接続された第2ダイオードに電流が流れて、一次コイルに流れる電流の向きは逆になる。すると、第2トランジスタのベース電圧が0となり、第2ツェナーダイオードのツェナー電圧が第1トランジスタのベースに印加されることにより第1トランジスタが駆動され、この第1トランジスタにカソードが接続された第1ダイオードに電流が流れて、一次コイルに流れる電流の向きは逆になる。このように第1トランジスタと第2トランジスタが交互にオンし、その毎に一次コイルに流れる電流の向きは逆になる。これに伴い、二次コイルに交互に逆向きの電流が流れるが、共振コンデンサと誘導線路または誘導コイルからなる回路が共振回路を形成する所定周波数のときに最も電流が良く流れることから、上記第1トランジスタと第2トランジスタは、前記回路の所定周波数で駆動される。すなわち自己発振で、前記回路の所定周波数で誘導線路または誘導コイルに交流電流が供給される。したがって、トランジスタ(スイッチング素子)を駆動するスイッチングコントローラが不要となる。 According to the above configuration, when a direct current is supplied from the direct current power supply device to the primary coil with the center tap via the DC choke, and a current flows from one end of the primary coil with the center tap to the first Zener diode, the first Zener diode Is applied to the base of the second transistor to drive the second transistor, and a current flows through the second diode to which the cathode is connected, and the direction of the current flowing through the primary coil is Vice versa. Then, the base voltage of the second transistor becomes 0, the first transistor is driven by applying the Zener voltage of the second Zener diode to the base of the first transistor, and the first transistor having the cathode connected to the first transistor. A current flows through the diode, and the direction of the current flowing through the primary coil is reversed. In this way, the first transistor and the second transistor are alternately turned on, and the direction of the current flowing through the primary coil is reversed each time. Along with this, a reverse current flows alternately to the secondary coil, but the current flows best when the circuit composed of the resonant capacitor and the induction line or the induction coil has a predetermined frequency that forms the resonant circuit. The one transistor and the second transistor are driven at a predetermined frequency of the circuit. That is, an alternating current is supplied to the induction line or the induction coil at a predetermined frequency of the circuit by self-oscillation. Therefore, a switching controller for driving the transistor (switching element) is not necessary.
またこのとき、スイッチング素子のスイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生しても、スイッチング素子に接続されるコンデンサがないために、かつ第1ダイオードと第2ダイオードがあるために、スイッチング素子の動作に伴って同スイッチング素子を含むループ回路に循環電流は流れることなく、エネルギーロスが軽減される。またダイオードにはリカバリー電流があって、逆電圧がかかったときに、瞬間に電流が流れてしまうが、一次コイルしか接続されていないので、前記ループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスが軽減される。 At this time, even if the switching timing of the switching element is shifted and the timing of turning on at the same time occurs, there is no capacitor connected to the switching element, and because there is the first diode and the second diode, With the operation, the circulating current does not flow through the loop circuit including the switching element, and the energy loss is reduced. In addition, the diode has a recovery current, and when a reverse voltage is applied, the current flows instantaneously, but since only the primary coil is connected, the circulating current does not flow through the loop circuit, resulting in energy loss. Is reduced.
また請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明であって、前記誘導線路または誘導コイルに流れる交流電流の周波数は、前記移動体または装置の受電コイルの存在により前記所定周波数より低下することを特徴とするものである。
The invention according to
上記構成によれば、共振コンデンサと誘導線路または誘導コイルは所定周波数で共振回路を形成しているが、移動体または装置の受電コイルの存在によりインピーダンスが増加するので、共振周波数は低下し、自己発振する周波数もこれに伴い前記所定周波数より低下する。 According to the above configuration, the resonance capacitor and the induction line or the induction coil form a resonance circuit at a predetermined frequency. However, since the impedance increases due to the presence of the power receiving coil of the moving body or device, the resonance frequency decreases, and the self Accordingly, the oscillating frequency also falls below the predetermined frequency.
また請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明であって、前記受電コイルに接続される負荷の定格は、前記低下した周波数に基づいて設定されることを特徴とするものである。
The invention according to claim 3 is the invention according to
上記構成によれば、移動体または装置の受電コイルから給電される負荷の定格は、低下した周波数で駆動できるように予め設定される。 According to the said structure, the rating of the load electrically fed from the receiving coil of a moving body or an apparatus is preset so that it can drive with the reduced frequency.
また請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明であって、前記誘導コイルおよび前記受電コイルは、側面視コ字状に形成されたコアの両側の脚部に巻かれ、前記受電コイルに誘起される電圧は、前記コアの飽和により所定電圧以下に制限されていることを特徴とするものである。
The invention according to
上記構成によれば、受電コイルの電圧は、コアの飽和により所定電圧より高くならないことにより、受電コイルの受電電力は制限され、よって誘導コイルが過負荷になることが防止される。 According to the above configuration, the voltage of the power receiving coil does not become higher than the predetermined voltage due to the saturation of the core, so that the power received by the power receiving coil is limited, thereby preventing the induction coil from being overloaded.
また請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明であって、前記受電コイルのコアは、前記誘導コイルのコアと比較して小さいことを特徴とするものである。
The invention described in claim 5 is the invention described in
上記構成によれば、受電コイルのコアは、誘導コイルのコアと比較して小さいことにより、受電コイルのコアの留まる位置が、誘導コイルのコアの位置よりずれても、受電コイルに必要な電圧が誘起される。 According to the above configuration, since the core of the power receiving coil is smaller than the core of the induction coil, even if the position where the core of the power receiving coil stays deviates from the position of the core of the induction coil, the voltage required for the power receiving coil Is induced.
また請求項6に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って配置され、交流電流が供給される誘導線路、または装置が留まる所定位置に配置され、交流電流が供給される誘導コイルを備え、前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
直流電流を供給する直流電源装置と、前記直流電源装置のプラス出力端子に一端が接続されたDCチョークと、前記DCチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルおよび前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルからなる絶縁トランスと、前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第1スイッチング素子と、前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第2スイッチング素子と、アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第1定電流ダイオードと、カソードが、前記第1定電流ダイオードのカソードおよび前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第1ツェナーダイオードと、アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第2定電流ダイオードと、カソードが、前記第2定電流ダイオードのカソードおよび前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第2ツェナーダイオードとを備え、前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第1定電流ダイオードおよび前記第1ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第2トランジスタのベースの電荷は一次コイルの一端へ放電され、第2トランジスタは完全に非導通状態とされ、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第2定電流ダイオードおよび前記第2ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第1トランジスタのベースの電荷は一次コイルの他端へ放電され、第1トランジスタは非導通状態とされる構成としたことを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an induction line that is arranged along a moving path of a moving body and to which an alternating current is supplied, or an induction coil that is arranged at a predetermined position where the device stays and is supplied with an alternating current. The moving body is provided with a power receiving coil in which electromotive force is induced by magnetic flux generated in the induction line, or the device is provided with a power receiving coil in which electromotive force is induced by magnetic flux generated in the induction coil. Contact power supply equipment,
DC power supply for supplying a direct current, DC choke having one end connected to a positive output terminal of the DC power supply, a primary coil with a center tap having a center tap connected to the other end of the DC choke, and the induction line Alternatively, an insulating transformer composed of a secondary coil connected to an induction coil, a resonance capacitor connected in parallel with the secondary coil and forming a resonance circuit with the induction line or the induction coil at a predetermined frequency, and the primary with a center tap A first switching element formed of a transistor connected between one end of a coil and a negative output terminal of the DC power supply device; a second end of the primary coil with a center tap; and a negative output terminal of the DC power supply device A second switching element formed by transistors connected between the anode and the anode A first constant current diode connected to one end of a primary coil with a center tap and a cathode are connected to a cathode of the first constant current diode and a base of a transistor forming the second switching element, and an anode is the direct current A first Zener diode connected to the negative output terminal of the power supply device, a second constant current diode connected to the other end of the primary coil with the center tap, and a cathode connected to the cathode of the second constant current diode And a second Zener diode connected to the base of the transistor forming the first switching element and having an anode connected to the negative output terminal of the DC power supply device, and from the one end of the primary coil with the center tap to the first 1 constant current diode and the first Zener diode When the current flows, the transistor forming the second switching element is driven. At this time, the electric charge at the base of the second transistor is discharged to one end of the primary coil, and the second transistor is completely turned off. The transistor that forms the first switching element is driven by a current flowing from the other end of the tapped primary coil to the second constant current diode and the second Zener diode. At this time, the charge at the base of the first transistor is the primary charge. The first transistor is discharged to the other end, and the first transistor is in a non-conductive state.
上記構成によれば、直流電源装置からDCチョークを介して、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給されると、その直流電流は、第1定電流ダイオードを介して第1ツェナーダイオードへ供給され、あるいは第2定電流ダイオードを介して第2ツェナーダイオードへ供給され、第1ツェナーダイオードあるいは第2ツェナーダイオードのツェナー電圧が、第1スイッチング素子を形成するトランジスタのベースあるいは第2スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに印加され、ツェナー電圧が、時間遅れが少なく所定のベース電圧に達した第1スイッチング素子あるいは第2スイッチング素子のいずれがオン状態とされ、回路が立ち上げられる。そして、第1スイッチング素子が駆動しているときは、第2スイッチング素子のベースの電荷が放電され、第2スイッチング素子が駆動しているときは、第1スイッチング素子のベースの電荷が放電される。これにより、スイッチング動作の安定性が確保される。 According to the above configuration, when a direct current is supplied from the direct current power supply device to the primary coil with the center tap via the DC choke, the direct current is supplied to the first Zener diode via the first constant current diode. Or supplied to the second Zener diode via the second constant current diode, and the Zener voltage of the first Zener diode or the second Zener diode forms the base of the transistor forming the first switching element or the second switching element. Either the first switching element or the second switching element, which is applied to the base of the transistor and the Zener voltage reaches a predetermined base voltage with little time delay, is turned on, and the circuit is started. When the first switching element is driven, the base charge of the second switching element is discharged, and when the second switching element is driven, the base charge of the first switching element is discharged. . Thereby, the stability of the switching operation is ensured.
またこのとき、スイッチング素子のスイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生しても、スイッチング素子に接続されるコンデンサがないために、スイッチング素子の動作に伴って同スイッチング素子を含むループ回路に循環電流は流れることなく、エネルギーロスが軽減される。 At this time, even if the switching timing of the switching element is shifted and the timing of turning on at the same time occurs, there is no capacitor connected to the switching element, so that the circuit is circulated to the loop circuit including the switching element as the switching element operates Energy does not flow and energy loss is reduced.
またスイッチング素子を形成するトランジスタのベース電圧を供給するツェナー電圧の立ち上げに、定電流ダイオードを使用することにより、時間遅れなく安定してツェナー電圧は立ち上げられ、スイッチング動作の安定性がより確保される。
また請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明であって、アノードが、前記第1定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第1切換えダイオードと、アノードが、前記第2定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第2切換えダイオードとを備えることを特徴とするものである。
上記構成によれば、直流電源装置からDCチョークを介して、センタータップ付き一次コイルに直流電流が供給されると、その直流電流は、第1定電流ダイオードを介して第1ツェナーダイオードへ供給され、あるいは第2定電流ダイオードを介して第2ツェナーダイオードへ供給され、第1ツェナーダイオードあるいは第2ツェナーダイオードのツェナー電圧が、第1スイッチング素子を形成するトランジスタのベースあるいは第2スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに印加され、ツェナー電圧が、時間遅れが少なく所定のベース電圧に達した第1スイッチング素子あるいは第2スイッチング素子のいずれかがオン状態とされ、回路が立ち上げられる。そして、第1スイッチング素子が駆動しているときは、第1切換えダイオードを介して、第2スイッチング素子のベースの電荷が放電され、第2スイッチング素子が駆動しているときは、第2切換えダイオードにより、第1スイッチング素子のベースの電荷が放電される。これにより、スイッチング動作の安定性が確保される。
Also, by using a constant current diode to raise the Zener voltage that supplies the base voltage of the transistor that forms the switching element, the Zener voltage can be raised stably without time lag, ensuring more stable switching operation. Is done.
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6 , wherein an anode is connected to a cathode of the first constant current diode, and a cathode is connected to one end of the primary coil with the center tap. The first switching diode, the anode is connected to the cathode of the second constant current diode, and the cathode is connected to the other end of the center coil with the center tap. Is.
According to the above configuration, when a direct current is supplied from the direct current power supply device to the primary coil with the center tap via the DC choke, the direct current is supplied to the first Zener diode via the first constant current diode. Or supplied to the second Zener diode via the second constant current diode, and the Zener voltage of the first Zener diode or the second Zener diode forms the base of the transistor forming the first switching element or the second switching element. It is applied to the base of the transistor, the zener voltage, either the first switching element or the second switching element reaches a predetermined base voltage less time delay is turned on, rises circuit. When the first switching element is driven, the charge of the base of the second switching element is discharged via the first switching diode, and when the second switching element is driven, the second switching diode. As a result, the charge on the base of the first switching element is discharged. Thereby, the stability of the switching operation is ensured.
本発明の無接触給電設備は、第1トランジスタと第2トランジスタが交互にオンし、その毎に一次コイルに流れる電流の向きは逆になることに伴い、二次コイルに交互に逆向きの電流が流れるが、共振コンデンサと誘導線路または誘導コイルからなる回路が共振回路を形成する所定周波数のときに最も電流が良く流れることから、上記第1トランジスタと第2トランジスタは、前記回路の所定周波数で駆動され、すなわち自己発振で、前記回路の所定周波数で誘導線路または誘導コイルに交流電流が供給されることにより、トランジスタ(スイッチング素子)を駆動するスイッチングコントローラを不要にできる、という効果を有している。
また、本発明の無接触給電設備は、スイッチング素子のスイッチングタイミングがずれて同時にオンするタイミングが発生しても、スイッチング素子に接続されるコンデンサがないために、且つ第1ダイオードと第2ダイオードがあるために、スイッチング素子の動作に伴って同スイッチング素子を含むループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、さらにダイオードにはリカバリー電流があって、逆電圧がかかったときに、瞬間に電流が流れてしまうが、一次コイルしか接続されていないことにより、前記ループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスを軽減できる、という効果を有している。In the non-contact power supply facility of the present invention, the first transistor and the second transistor are alternately turned on, and the current flowing in the primary coil is reversed every time, so that the current in the reverse direction is alternately reversed in the secondary coil. However, since the current flows best when the circuit composed of the resonant capacitor and the induction line or the induction coil has a predetermined frequency that forms the resonant circuit, the first transistor and the second transistor have the predetermined frequency of the circuit. By being driven, that is, by self-oscillation, an alternating current is supplied to the induction line or the induction coil at a predetermined frequency of the circuit, so that the switching controller for driving the transistor (switching element) can be eliminated. Yes.
In the contactless power supply facility of the present invention, even if the switching timing of the switching element is shifted and the timing of turning on at the same time occurs, there is no capacitor connected to the switching element, and the first diode and the second diode are Therefore, the circulating current does not flow in the loop circuit including the switching element with the operation of the switching element, energy loss can be reduced, and the diode has a recovery current and the reverse voltage is applied. Although the current flows instantaneously, since only the primary coil is connected, the circulating current does not flow in the loop circuit, and the energy loss can be reduced.
また、本発明の無接触給電設備は、スイッチング素子を形成するトランジスタのベース電圧を供給するツェナー電圧の立ち上げに、定電流ダイオードを使用することにより、時間遅れなく安定してツェナー電圧を立ち上げることができ、スイッチング動作の安定性をより確保できる、という効果を有している。 In addition, the contactless power supply facility of the present invention uses a constant current diode to raise the Zener voltage for supplying the base voltage of the transistor forming the switching element, thereby stably raising the Zener voltage without time delay. Therefore, the stability of the switching operation can be further secured.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1における無接触給電設備の回路図である。[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit diagram of a contactless power supply facility according to
図1に示すように、一次側(給電側)は直流電源装置11と給電装置12と給電ユニット13から構成され、二次側(受電側)は受電ユニット15から構成されている。前記給電ユニット13は、前記受電ユニット15を備えた装置(図示せず)が移動し留まる所定位置に配置されている。図1には、一点鎖線により装置の移動経路17を示している。
As shown in FIG. 1, the primary side (power supply side) includes a DC
直流電源装置11は、交流の商用電源から給電されてAC−DC変換して定格直流電圧の直流電流を給電装置12へ供給する。
The DC
前記給電装置12は、
直流電源装置11のプラス出力端子に一端が接続され、直流電流が供給されるDCチョーク21と、
DCチョーク21の他端にセンタータップ22aが接続されたセンタータップ付き一次コイル22、およびこの一次コイル22に対向し、給電ユニット13の誘導コイル42(後述する)に接続された二次コイル23からなる絶縁トランス24と、
絶縁トランス24の二次コイル23と並列に接続され、給電ユニット13の誘導コイル42と所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサ25と、
センタータップ付き一次コイル22の一端22bに、アノードが接続された第1ダイオード26と、
前記センタータップ付き一次コイル22の他端22cに、アノードが接続された第2ダイオード27と、
センタータップ付き一次コイル22の一端22bと直流電源装置11のマイナス出力端子との間に、直列接続された第1抵抗28および第1ツェナーダイオード29と、
一端が、第1抵抗28および第1ツェナーダイオード29の接続点に接続された第1ゲート抵抗30と、
センタータップ付き一次コイル22の他端22cと直流電源装置11のマイナス出力端子との間に、直列接続された第2抵抗31および第2ツェナーダイオード32と、
一端が、第2抵抗31および第2ツェナーダイオード32の接続点に接続された第2ゲート抵抗33と、
第1ダイオード26のカソードにコレクタが接続され、直流電源装置11のマイナス出力端子にエミッタが接続され、ベースが第2ゲート抵抗33の他端に接続されたサージキラー(ダイオード)付きの第1(NPN)トランジスタ(第1スイッチング素子の一例)35と、
第2ダイオード27のカソードにコレクタが接続され、直流電源装置11のマイナス出力端子にエミッタが接続され、ベースが第1ゲート抵抗30の他端に接続されたサージキラー(ダイオード)付きの第2(NPN)トランジスタ(第2スイッチング素子の一例)36と
これら部品が配置された空冷用の冷却フィン(図示せず)と
から構成されている。The
A
A
A
A
A second diode 27 having an anode connected to the
A
A
A
A
A first (NPN) with a surge killer (diode) having a collector connected to the cathode of the
A collector is connected to the cathode of the second diode 27, an emitter is connected to the negative output terminal of the DC
なお、第1ツェナーダイオード29のカソードは、第1抵抗28を介してセンタータップ付き一次コイル22の一端22bに接続され、第1ツェナーダイオード29のアノードは直流電源装置11のマイナス出力端子に接続されている。また第2ツェナーダイオード32のカソードは、第2抵抗31を介してセンタータップ付き一次コイル22の他端22cに接続され、第2ツェナーダイオード32のアノードは直流電源装置11のマイナス出力端子に接続されている。
The cathode of the
上記給電装置12の構成により、センタータップ付き一次コイル22の一端22bより第1ツェナーダイオード29に電流が流れることにより第2トランジスタ36は駆動され、センタータップ付き一次コイル22の他端22cより第2ツェナーダイオード32に電流が流れることにより第1トランジスタ35は駆動される。
With the configuration of the
また上記給電ユニット13は、図2および図3に示すように、平板状のフェライトコア部材41を側面視コ字状に組み合わせ、さらに両脚部13Aの先端にフェライトコア部材41を水平に組み合わせ、コ字状の両脚部13Aにそれぞれ誘導コイル42を巻いて給電部43を形成し、2つの給電部43を、アルミ製の床材44上に受電ユニット15の移動方向Xヘコ字状の空間が直列に並ぶように配置されて構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また上記受電ユニット15は、図1に示すように、受電コイル51が巻かれた受電部52(図2)と、受電コイル51とともに後述する周波数を共振周波数とする共振回路を形成する共振コンデンサ53と、共振コンデンサ53に並列に接続された整流器54から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
受電部52は、図2および図3に示すように、平板状のフェライトコア部材56を側面視コ字状に組み合わせ、さらに両脚部52Aの先端にフェライトコア部材56を水平に組み合わせ、コ字状の両脚部52Aに前記受電コイル51を巻いて形成されており、アルミ製の床材57に固定されている。また受電部52に発生する電圧は、フェライトコア部材56の飽和電圧により所定電圧以下に制限されている。また図2および図3に示すように、受電部52(受電コイル51)のフェライトコア部材56は、給電ユニット13(誘導コイル42)のフェライトコア部材41と比較して小さくされ、受電部52の形状(寸法)は、給電部43の形状(寸法)より一回り小さくされている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
そして、図2に示すように、受電部52(受電コイル51)は、受電部52の両脚部52Aの先端に配置されたフェライトコア部材56が、給電ユニット13の4つの脚部13Aの先端に配置されたフェライトコア部材41に対向するように移動される。
As shown in FIG. 2, the power receiving unit 52 (the power receiving coil 51) includes a
上記構成による動作を説明する。 The operation of the above configuration will be described.
1.直流電源装置11が商用電源に接続されると、給電装置12のDCチョーク21に直流電流が供給される。この状態では、第1トランジスタ35、第2トランジスタ36ともにオフの状態にある。
1. When the DC
2.DCチョーク21に供給された直流電流は、部品の定格が同じでも、ダイオード26,27の順方向電圧、トランジスタ35,36の特性のバラツキ、抵抗28,30,31,33の抵抗値誤差などで電流の流れやすさに差が出る。ここで、センタータップ付き一次コイル22の他端22cから第2ツェナーダイオード32に電流が流れて、第1トランジスタ35のベース電圧が、0.7Vとなり、第1トランジスタ35が先にオン(導通)状態となるものとする。
2. The DC current supplied to the
3.すると、DCチョーク21へ供給された直流電流は一次コイル22のセンタータップ22aから一端22b、第1ダイオード26、第1トランジスタ35と流れ、また一端22bから第1抵抗28を介して第1ツェナーダイオード29と流れる。
3. Then, the direct current supplied to the
このとき、第1トランジスタ35のゲートの電荷は、第2ゲート抵抗33、第2抵抗31を介してセンタータップ付き一次コイル22の他端22cへ流れて、第1トランジスタ35のゲート電圧は0Vとなり、第1トランジスタ35がオフ(非導通)状態となると同時に、第2トランジスタ36のベース電圧が、0.7Vとなり、第2トランジスタ36がオン(導通)状態となる。
At this time, the charge of the gate of the
4.すると、DCチョーク21へ供給された直流電流は一次コイル22のセンタータップ22aから他端22c、第2ダイオード27、第2トランジスタ36と流れ、また他端22cから第2抵抗31を介して第2ツェナーダイオード32と流れる。
4). Then, the direct current supplied to the
このとき、第2トランジスタ36のゲートの電荷は、第1ゲート抵抗30、第1抵抗28を介してセンタータップ付き一次コイル22の一端22bへ流れて、第2トランジスタ36のゲート電圧は0Vとなり、第2トランジスタ36がオフ(非導通)状態となると同時に、第1トランジスタ35のベース電圧が、0.7Vとなり、第1トランジスタ35がオン(導通)状態となる。
At this time, the charge of the gate of the
以上の動作を繰り返すことにより発振する。 Oscillation occurs by repeating the above operation.
このように、第1トランジスタ35と第2トランジスタ36が交互にオンし、その毎に一次コイル22に流れる電流の向きは逆になる。
In this way, the
5.これに伴い、二次コイル23に交互に逆向きの電流が流れ、共振コンデンサ25と給電ユニット13の誘導コイル42からなる回路の共振周波数(例えば、15kHz)のときに最も良く電流が良く流れることから、第1トランジスタ35と第2トランジスタ36は、前記共振周波数で交互に180゜ずれてスイッチングされる。すなわち、共振コンデンサ25と給電ユニット13の誘導コイル42からなる回路の共振周波数で自己発振し、この共振周波数の交流電流が誘導コイル42に供給される。よって、第1トランジスタ35と第2トランジスタ36を駆動する制御回路が不要となる。
5. Accordingly, a reverse current flows alternately through the
6.給電ユニット13に対向して受電ユニット15が移動してくると、誘導コイル42に発生する磁束により、誘導コイル42の周波数に共振する受電コイル51に大きな起電力が発生し、この起電力により発生した交流電流は整流器54へ供給され、整流器54で整流された直流電流が装置の負荷へ供給される。このとき、装置の受電コイル51の存在により、給電装置12の共振コンデンサ25に接続される回路のインピーダンスが増加するので、誘導コイル42に流れる交流電流の周波数は前記所定周波数(共振コンデンサ25と誘導コイル42からなる回路の共振周波数)より低下し(例えば、14kHzに低下し)、自己発振する周波数もこれに伴い低下する。受電ユニット15の受電コイル51と共振コンデンサ53は、この低下する周波数(例えば、14kHz)を共振周波数とするように、選定されている。また受電部52(受電コイル51)に発生する電圧は、フェライトコア部材56の飽和電圧により所定電圧以下に制限されていることから、受電ユニット15の受電電力は制限されている。
6). When the
以上のように本実施の形態1によれば、トランジスタ35,36のスイッチングタイミングがずれて同時にスイッチングするタイミングが発生しても、トランジスタ35,36に接続されるコンデンサがないために、且つ第1ダイオード26と第2ダイオード27があるために、トランジスタ35,36の動作に伴って同トランジスタ35,36を含むループ回路に循環電流が流れることはなく、またトランジスタ35,36のスイッチングの際に発生するノイズ電流が流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、さらにダイオード26,27にはリカバリー電流があって、逆電圧がかかった瞬間に電流が流れてしまうが、一次コイル22しか接続されていないので、前記ループ回路に循環電流は流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、効率を向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment, there is no capacitor connected to the
また本実施の形態1によれば、トランジスタ35,36は、自己発振されることにより、トランジスタ35,36を駆動する制御回路を不要とすることができる。
Further, according to the first embodiment, the
また本実施の形態1によれば、受電ユニット15が存在していないとき、受電ユニット15が存在しているときより誘導コイル42へ流れる電流の周波数は高いことから、流れている電流が小さくて済み、受電ユニット15が存在していないときのエネルギーロスを小さくすることができる。
Further, according to the first embodiment, when the
また本実施の形態1によれば、受電コイル51のフェライトコア部材56は、誘導コイル42のフェライトコア部材41より形状が小さいことにより、受電コイル51のフェライトコア部材56の留まる位置が、誘導コイル42のフェライトコア部材41の位置よりずれても、受電コイル51に必要な電圧を誘起することができる。
Further, according to the first embodiment, the
また本実施の形態1によれば、受電部52に発生する電圧は、フェライトコア部材56の飽和電圧により所定電圧以下に制限されていることから、受電ユニット15の受電電力は制限され、誘導コイル42側(一次側)が過負荷となることが防止することができる。
Further, according to the first embodiment, since the voltage generated in the
[実施の形態2]
図4は本発明の実施の形態2における無接触給電設備の回路図である。なお、上記実施の形態1と同じ回路構成には、同一の符号を付して説明を省略する。[Embodiment 2]
FIG. 4 is a circuit diagram of a non-contact power feeding facility according to
上記実施の形態1では、共振コンデンサ25に給電ユニット13を接続しているが、実施の形態2では、図4に示すように、給電ユニット13に代えて、共振コンデンサ25と所定周波数で共振回路を形成する誘導線路62を接続している。この誘導線路62は、移動体の移動経路61に沿って敷設されている。また、受電ユニット15は移動体に搭載され、誘導線路62から受電される。
In the first embodiment, the
詳細な動作は実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。 Since the detailed operation is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.
なお、誘導線路62から複数の受電ユニット15に給電されるとき、受電ユニット15に接続される負荷の電力により、給電装置12の共振コンデンサ25に接続される回路のインピーダンスが増減し、共振周波数が変化することから、受電ユニット15に誘起される起電力が変化する。移動体側は、周波数が変わって起電力の変化が変化しても負荷に給電できる定格にしておく必要がある。
When power is supplied from the
[実施の形態3]
図5は本発明の実施の形態3における無接触給電設備の回路図である。なお、上記実施の形態1と同じ回路構成には、同一の符号を付して説明を省略する。[Embodiment 3]
FIG. 5 is a circuit diagram of a non-contact power supply facility according to Embodiment 3 of the present invention. Note that the same circuit configuration as that of the first embodiment is denoted by the same reference numeral, and description thereof is omitted.
上記実施の形態1では、トランジスタ35,36の切換え時に、非導通とするトランジスタ35,36のゲートの電荷を抵抗31,33,28,30を介して逃がしてゲート電圧を低下させているが、負荷が大きくなりセンタータップ付き一次コイル22に大きな一次電流を流すことが必要となると、前記ゲート電圧の低下が遅くなり、よってトランジスタ35,36の切換えが遅くなり、希望の高周波(例えば、15kHz)の二次電流を得ることができなくなる可能性がある。
In the first embodiment, when the
そこで、実施の形態3では、大きな電流が流れてもトランジスタ35,36の迅速な切換えを可能し、希望の高周波の二次電流を得るために、図5に示すように、トランジスタ35,36のゲートの電荷を急速に減衰させゲート電圧を急速に0Vとする(放電する)放電パイパス回路と、トランジスタ35,36のゲートの電荷を急速にチャージしゲート電圧を急速に上昇させるゲート急速チャージ回路を付加している。
Therefore, in the third embodiment, the
すなわち、放電パイパス回路として、
アノードが、第1抵抗28および第1ツェナーダイオード29の接続点に接続されたダイオード67と、
一端がダイオード67のカソードに接続され、他端がダイオード26のカソードに接続された抵抗68と、
アノードが、第2抵抗31および第2ツェナーダイオード32の接続点に接続されたダイオード69と、
一端がダイオード69のカソードに接続され、他端がダイオード27のカソードに接続された抵抗70
を付加し、ゲート急速チャージ回路として、
一端が、第1抵抗28および第1ツェナーダイオード29の接続点に接続されたコンデンサ72と、
一端がコンデンサ72の他端に接続され、他端がセンタータップ付き一次コイル22の一端22bに接続された抵抗73と、
一端、第2抵抗31および第2ツェナーダイオード32の接続点に接続されたコンデンサ74と、
一端がコンデンサ74の他端に接続され、他端がセンタータップ付き一次コイル22の他端22cに接続された抵抗75
を付加する。That is, as a discharge bypass circuit,
A
A
A
A resistor 70 having one end connected to the cathode of the
As a gate quick charge circuit,
A
A
One end, a
A
Is added.
上記放電バイパス回路を付加することにより、非導通とするトランジスタ35,36のゲート電圧は急速に放電され、上記ゲート急速チャージ回路を付加することにより、導通とするトランジスタ35,36のゲート電圧は急速に上昇され、よって、センタータップ付き一次コイル22に大きな一次電流を流すことが必要なときでも、トランジスタ35,36の迅速な切換えが可能となり、希望の高周波の二次電流を得ることができる。
By adding the discharge bypass circuit, the gate voltages of the
なお、実施の形態3では、給電装置12に給電ユニット13を接続しているが、誘導経路62を接続するようにしてもよい。
In the third embodiment, the
[実施の形態4]
図6は本発明の実施の形態4における無接触給電設備の回路図である。なお、上記実施の形態1と同じ回路構成には、同一の符号を付して説明を省略する。[Embodiment 4]
FIG. 6 is a circuit diagram of a non-contact power supply facility according to
実施の形態4における無接触給電設備は、実施の形態1における無接触給電設備とは、下記の点を変更している。 The contactless power supply facility according to the fourth embodiment is different from the contactless power supply facility according to the first embodiment in the following points.
・第1ダイオード26を除去し、センタータップ付き一次コイル22の一端22bに第1(NPN)トランジスタ(第1スイッチング素子の一例)35のコレクタを接続する。
The
また、第2ダイオード27を除去し、センタータップ付き一次コイル22の他端22cに第2(NPN)トランジスタ(第1スイッチング素子の一例)36のコレクタを接続する。
Further, the second diode 27 is removed, and the collector of a second (NPN) transistor (an example of a first switching element) 36 is connected to the
・第1抵抗28に代えて、アノードがセンタータップ付き一次コイル22の一端22bに接続され、カソードが第1ツェナーダイオード29のカソードに接続された第1定電流ダイオード39と、アノードが前記第1定電流ダイオード39のカソードに接続され、カソードが前記センタータップ付き一次コイル22の一端22bに接続された第1切換えダイオード37を設ける。
In place of the
また、第2抵抗31に代えて、アノードがセンタータップ付き一次コイル22の他端22cに接続され、カソードが第2ツェナーダイオード32のカソードに接続された第2定電流ダイオード40と、アノードが前記第2定電流ダイオード40のカソードに接続され、カソードが前記センタータップ付き一次コイル22の他端22cに接続された第2切換えダイオード38を設ける。
Further, instead of the
・共振コンデンサ25を給電装置12の外部に設け、給電装置12と並列接続して設ける。
A
・給電ユニット13に代えて、共振コンデンサ25と所定周波数で共振回路を形成する誘導線路62を接続する。
Instead of the
上記構成による動作を説明する。 1.直流電源装置11が商用電源に接続されると、給電装置12のDCチョーク21に直流電流が供給される。この状態では、第1トランジスタ35、第2トランジスタ36ともにオフの状態にある。
The operation of the above configuration will be described. 1. When the DC
2.DCチョーク21に供給された直流電流は、部品の定格が同じでも、定電流ダイオード39,40の順方向電圧、トランジスタ35,36の特性のバラツキなどで電流の流れやすさに差が出る。ここでは、センタータップ付き一次コイル22の他端22cから第2定電流ダイオード40を介して第2ツェナーダイオード32に電流が流れて、第1トランジスタ35のベース電圧が閾値電圧以上となり、第1トランジスタ35が先にオン(導通)状態となるものとする。
2. The direct current supplied to the
3.第1トランジスタ35が先にオン(導通)状態となると、DCチョーク21へ供給された直流電流は一次コイル22のセンタータップ22aから一端22b、第1トランジスタ35と流れる。すると、一次コイル22の一端22bの電圧は略0Vとなるため、第2トランジスタ36のベースの電荷は第1切換えダイオード37を介して一次コイル22の一端22bへ放電されるので、第2トランジスタ36は完全にオフ(非導通)状態となる。
3. When the
4.次に、一次コイル22から第1トランジスタ35に流れる電流は、二次コイル23を通じて、共振コンデンサ25および、これと共振回路を形成する誘導線路62に電流を供給するので、誘導線路62と共振コンデンサ25は所定の周波数で共振を開始し、二次コイル23の両端の電圧は一定時間の後に逆転するので、これに対応して一次コイル22の他端22cの電圧が一端22bの電圧よりも低くなる。
4). Next, the current flowing from the
5.そうすると、第1トランジスタ35のベースの電荷が第2切換えダイオード38を介して一次コイル22の他端22cへ放電されるので、第1トランジスタ35のベース電圧が閾値電圧を下回った時点で、第1トランジスタ35はオフ(非導通)状態となる。
5. Then, the charge on the base of the
6.第1トランジスタ35がオフ(非導通)状態となると、一次コイル22の一端22bの電圧は略0Vから正電位に急激に立ち上がる。そうすると、一次コイル22の一端22bから第1定電流ダイオード39を介して第1ツェナーダイオード29に電流が流れて、第2トランジスタ36のベースへ電流が急激に流れるので、第2トランジスタ36のベース電圧が閾値電圧以上となり、第2トランジスタ36がオン(導通)状態となる。
6). When the
7.第2トランジスタ36がオン(導通)状態となると、DCチョーク21へ供給された直流電流は一次コイル22のセンタータップ22aから他端22c、第2トランジスタ36に流れる。すると、一次コイル22の他端22cの電圧は略0Vとなるため、第1トランジスタ35のベースの電荷は第2切換えダイオード38を介して一次コイル22の一端22bへ放電されるので、第1トランジスタ35は完全にオフ(非導通)状態となる。
7). When the
以上の動作を繰り返すことにより、発振することとなる。 By repeating the above operation, oscillation occurs.
このように、第1トランジスタ35と第2トランジスタ36が交互にオンし、その度に一次コイル22に流れる電流の向きは逆になる。
8.これに伴い、二次コイル23に交互に逆向きの電流が流れ、共振コンデンサ25と誘導線路62からなる回路の共振周波数(例えば、15kHz)のときに最も良く電流が良く流れることから、第1トランジスタ35と第2トランジスタ36は、前記共振周波数で交互に180゜ずれてスイッチングされる。すなわち、共振コンデンサ25と誘導線路62からなる回路の共振周波数で自己発振し、この共振周波数の交流電流が誘導線路62に供給される。よって、第1トランジスタ35と第2トランジスタ36を駆動する制御回路が不要となる。In this way, the
8). Accordingly, a reverse current flows alternately through the
9.移動体に搭載された受電ユニット15には、誘導線路62に発生する磁束により、大きな起電力が発生し、この起電力により発生した交流電流は整流器54へ供給され、整流器54で整流された直流電流が移動体の負荷へ供給される。このとき、移動体の受電コイル51の存在により、給電装置12の共振コンデンサ25に接続される回路のインピーダンスが増加するので、誘導線路62に流れる交流電流の周波数は前記所定周波数(共振コンデンサ25と誘導線路62からなる回路の共振周波数)より低下し(例えば、14kHzに低下し)、自己発振する周波数もこれに伴い低下する。受電ユニット15の受電コイル51と共振コンデンサ53は、この低下する周波数(例えば、14kHz)を共振周波数とするように、選定されている。また受電部52(受電コイル51)に発生する電圧は、フェライトコア部材56の飽和電圧により所定電圧以下に制限されていることから、受電ユニット15の受電電力は制限されている。
9. A large electromotive force is generated in the
以上のように本実施の形態4によれば、トランジスタ35,36のスイッチングタイミングがずれて同時にスイッチングするタイミングが発生しても、トランジスタ35,36に接続されるコンデンサがないために、トランジスタ35,36の動作に伴って同トランジスタ35,36を含むループ回路に循環電流が流れることはなく、また、スイッチングの際に発生するノイズ電流が流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、効率を向上させることができる。
As described above, according to the fourth embodiment, even when the switching timings of the
また本実施の形態4によれば、第1抵抗28に代えて、第1定電流ダイオード39を設け、第2抵抗31に代えて、第2定電流ダイオード40を設けることにより、時間遅れなく安定してツェナー電圧を立ち上げることができ、スイッチング動作をより安定させることができる。
Further, according to the fourth embodiment, the first constant
なお、本実施の形態4では、給電装置12に誘導経路62を接続しているが、給電ユニット13を接続するようにしてもよい。
In addition, in this
[実施の形態5]
図7は本発明の実施の形態5における無接触給電設備の回路図である。なお、上記実施の形態4と同じ回路構成には、同一の符号を付して説明を省略する。[Embodiment 5]
FIG. 7 is a circuit diagram of a non-contact power supply facility according to Embodiment 5 of the present invention. The same circuit configuration as that of the fourth embodiment is denoted by the same reference numeral, and description thereof is omitted.
実施の形態5では、実施の形態4の給電装置12を誘導線路62に2台接続している。
In the fifth embodiment, two
誘導線路62には、所定の箇所に移動体(受電ユニット15)が集中すると、受電コイル51から安定した電力を取り出すことができなくなるという問題を回避するために、一対の誘導線路62間に所定間隔で複数のコンデンサ72を並列に接続し、隣接するコンデンサ72の両端間を互いにゼロ・インピーダンス・ケーブル73で接続しており、このような誘導線路71の始端に、実施の形態4における給電装置12(一方の給電装置12)を接続し、さらに、誘導線路71の終端に、さらに、実施の形態4における給電装置12(他方の給電装置12)を接続している。
In order to avoid the problem that if the moving body (power receiving unit 15) is concentrated on a predetermined location on the
この回路構成によれば、2台の給電装置12はそれぞれ、誘導線路62へ誘導電流を供給しようとし、このとき2台の給電装置12は同じ誘導電流の周波数・位相で、自己発振しようとすることにより、同期し、互いに誘導電流を打ち消しあうことなく誘導電流を供給でき、回路全体の電源容量を略2倍にすることができる。したがって、誘導線路62から給電される移動体(受電ユニット15)の数が増加しても十分に安定して電力の供給を行うことができる。
According to this circuit configuration, each of the two
また図7に仮想線(2点鎖線)で示すように、直流電源装置11のプラス出力端子とマイナス出力端子間に、蓄電装置(バッテリや電気2重層コンデンサ)75を接続すると、誘導線路62に接続される絶縁トランス24の二次コイル23ヘ供給される誘導電流により、蓄電装置75を充電することができる。すなわち、二次コイル23への電流が流れることにより、センタータップ付き一次コイル22へ電流が流れ、このとき、DCチョーク21、蓄電装置75、第2トランジスタ36の両端のダイオードと流れ、逆位相のときは、DCチョーク21、蓄電装置75、第1トランジスタ35の両端のダイオードと流れる閉ループが形成されることにより、蓄電装置75が充電される。なお、実施の形態4の給電装置12は、実施の形態1の給電装置12のような、センタータップ付き一次コイル22の一端22bと第1トランジスタ35のコレクタとの間、およびセンタータップ付き一次コイル22の他端22cにと第2トランジスタ36のコレクタとの間にダイオード26,27を備えていないことにより、上記閉ループが形成される。
7, when a power storage device (battery or electric double layer capacitor) 75 is connected between the positive output terminal and the negative output terminal of the DC
これにより、一方の給電装置12に直流電源装置11を接続しない場合であって、移動体の運用を開始する前(移動体へ給電される必要が無いとき)に、予め、直流電源装置11が接続された他方の給電装置12より、蓄電装置75を充電することができ、運用開始時には、2台の給電装置12により誘導線路62に電流を供給するようにすることができる。また両方の給電装置12に直流電源装置11が接続されており、一方の直流電源装置11に不具合が発生しても、蓄電装置75から放電することにより、安定して誘導線路62に電流を供給することができる。
Thereby, in the case where the DC
以上のように、本実施の形態5では、実施の形態4の給電装置12は、誘導線路62に複数台接続されても、回路的に周波数・位相が一致して同期し、互いに発生する誘導電流を打ち消しあうことがないことから、一対の誘導線路62に2台の給電装置12を単に接続することにより、何ら対策を講じることなく、回路全体の電源容量を略2倍にすることができ、誘導線路62から給電される受電ユニット15(移動体)の数が増加しても簡単に対応して、安定して電力の供給を行うことができる。
As described above, in the fifth embodiment, even when a plurality of
また、本実施の形態5では、仮に、給電装置12に蓄電装置75を設けるならば、上記多用な運用を行うことが可能となり、また誘導線路62へ給電を安定して行うことができる。
Further, in the fifth embodiment, if the
なお、本実施の形態5では、一方の給電装置12を誘導線路71の始端に接続し、他方の給電装置12を誘導線路71の終端に接続しているが、他方の給電装置12を接続する箇所は、誘導線路71の終端に限定されず、途中であっても接続可能であることはいうまでもない。これにより、給電装置12を接続できる箇所の自由度が高くなり、すなわち、給電装置12を配置する場所の選択の自由度が高くなり、設備の柔軟性を向上できる。
In the fifth embodiment, one
また、本実施の形態5では、誘導線路62に2台の給電装置12を接続しているが、2台に限ることはなく、さらに多くの給電装置12を接続することもできる。誘導線路62に接続する給電装置12の数を増すにつれ、回路全体の電源容量を増すことができ、誘導線路62の移動体の台数の増加に対応できる。
In the fifth embodiment, two
また本実施の形態1〜5では、スイッチング素子としてトランジスタ35,36を使用しているが、単なるスイッチであってもよい。このとき、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子を、二次コイル23に前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互にスイッチングするスイッチングコントローラが必要となる。
In the first to fifth embodiments, the
Claims (7)
前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
直流電流を供給する直流電源装置と、
前記直流電源装置のプラス出力端子に一端が接続されたDCチョークと、
前記DCチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルおよび前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルからなる絶縁トランスと、
前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記センタータップ付き一次コイルの一端にアノードが接続された第1ダイオードと、
前記センタータップ付き一次コイルの他端にアノードが接続された第2ダイオードと、
前記第1ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタにより形成される第1スイッチング素子と、
前記第2ダイオードのカソードと前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタにより形成される第2スイッチング素子と、
前記センタータップ付き一次コイルの一端および前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタのベースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第1ツェナーダイオードと、
前記センタータップ付き一次コイルの他端および前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタのベースにカソードが接続され、前記直流電源装置のマイナス出力端子にアノードが接続された第2ツェナーダイオードと
を備え、
前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第1ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第2ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタと前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタは、前記二次コイルに前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互に駆動されること
を特徴とする無接触給電設備。 An induction line that is arranged along a moving path of the moving body and is supplied with an alternating current, or an induction coil that is arranged at a predetermined position where the device stays and is supplied with an alternating current;
A contactless coil in which an electromotive force is induced by magnetic flux generated in the induction line is provided on the moving body, or a power receiving coil in which an electromotive force is induced by magnetic flux generated in the induction coil is provided in the device. A power supply facility,
A DC power supply for supplying DC current;
A DC choke having one end connected to the positive output terminal of the DC power supply device;
An insulating transformer comprising a primary coil with a center tap having a center tap connected to the other end of the DC choke and a secondary coil connected to the induction line or the induction coil;
A resonant capacitor connected in parallel with the secondary coil and forming a resonant circuit with the induction line or the induction coil at a predetermined frequency;
A first diode having an anode connected to one end of the primary coil with the center tap;
A second diode having an anode connected to the other end of the primary coil with the center tap;
A first switching element formed by a transistor connected between a cathode of the first diode and a negative output terminal of the DC power supply device;
A second switching element formed by a transistor connected between the cathode of the second diode and the negative output terminal of the DC power supply device;
A first Zener diode having a cathode connected to one end of the primary coil with the center tap and a base of the transistor forming the second switching element, and an anode connected to the negative output terminal of the DC power supply;
A second Zener diode having a cathode connected to the other end of the primary coil with the center tap and a base of the transistor forming the first switching element, and an anode connected to the negative output terminal of the DC power supply device;
The transistor that forms the second switching element is driven by a current flowing from one end of the primary coil with the center tap to the first Zener diode, and a current flows from the other end of the primary coil with the center tap to the second Zener diode. The transistor that forms the first switching element is driven by the flow of current, and the transistor that forms the first switching element and the transistor that forms the second switching element receive an alternating current at the predetermined frequency in the secondary coil. A non-contact power supply facility that is alternately driven so as to flow.
を特徴とする請求項1に記載の無接触給電設備。 The frequency of the alternating current flowing through the inductive line or the induction coil is non-contact power feeding apparatus according to claim 1, characterized in that lower than the predetermined frequency by the presence of the power receiving coil of the moving body or device.
を特徴とする請求項2に記載の無接触給電設備。 The contactless power supply equipment according to claim 2 , wherein a rating of a load connected to the power receiving coil is set based on the reduced frequency.
前記受電コイルに誘起される電圧は、前記コアの飽和により所定電圧以下に制限されていること
を特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の無接触給電設備。 The induction coil and the power receiving coil are wound around the legs on both sides of the core formed in a U shape in a side view,
The contactless power supply equipment according to any one of claims 1 to 3 , wherein a voltage induced in the power receiving coil is limited to a predetermined voltage or less by saturation of the core.
を特徴とする請求項4に記載の無接触給電設備。 The contactless power supply facility according to claim 4 , wherein a core of the power receiving coil is smaller than a core of the induction coil.
前記移動体に、前記誘導線路に発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設け、または前記装置に、前記誘導コイルに発生する磁束により起電力が誘起される受電コイルを設けた無接触給電設備であって、
直流電流を供給する直流電源装置と、
前記直流電源装置のプラス出力端子に一端が接続されたDCチョークと、
前記DCチョークの他端にセンタータップが接続されたセンタータップ付き一次コイルおよび前記誘導線路または誘導コイルに接続された二次コイルからなる絶縁トランスと、
前記二次コイルと並列に接続され、前記誘導線路または誘導コイルと所定周波数で共振回路を形成する共振コンデンサと、
前記センタータップ付き一次コイルの一端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第1スイッチング素子と、
前記センタータップ付き一次コイルの他端と前記直流電源装置のマイナス出力端子との間に接続されたトランジスタから形成される第2スイッチング素子と、
アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの一端に接続された第1定電流ダイオードと、
カソードが、前記第1定電流ダイオードのカソードおよび前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第1ツェナーダイオードと、
アノードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第2定電流ダイオードと、
カソードが、前記第2定電流ダイオードのカソードおよび前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタのベースに接続され、アノードが、前記直流電源装置のマイナス出力端子に接続された第2ツェナーダイオードと
を備え、
前記センタータップ付き一次コイルの一端から前記第1定電流ダイオードおよび前記第1ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第2スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第2トランジスタのベースの電荷は一次コイルの一端へ放電され、第2トランジスタは完全に非導通状態とされ、前記センタータップ付き一次コイルの他端から前記第2定電流ダイオードおよび前記第2ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第1スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、このとき第1トランジスタのベースの電荷は一次コイルの他端へ放電され、第1トランジスタは非導通状態とされる構成としたこと
を特徴とする無接触給電設備。 An induction line that is arranged along a moving path of the moving body and is supplied with an alternating current, or an induction coil that is arranged at a predetermined position where the device stays and is supplied with an alternating current;
A contactless coil in which an electromotive force is induced by magnetic flux generated in the induction line is provided on the moving body, or a power receiving coil in which an electromotive force is induced by magnetic flux generated in the induction coil is provided in the device. A power supply facility,
A DC power supply for supplying DC current;
A DC choke having one end connected to the positive output terminal of the DC power supply device;
An insulating transformer comprising a primary coil with a center tap having a center tap connected to the other end of the DC choke and a secondary coil connected to the induction line or the induction coil;
A resonant capacitor connected in parallel with the secondary coil and forming a resonant circuit with the induction line or the induction coil at a predetermined frequency;
A first switching element formed of a transistor connected between one end of the primary coil with the center tap and the negative output terminal of the DC power supply device;
A second switching element formed from a transistor connected between the other end of the primary coil with the center tap and a negative output terminal of the DC power supply device;
A first constant current diode having an anode connected to one end of the center-tapped primary coil;
A first Zener diode having a cathode connected to a cathode of the first constant current diode and a base of a transistor forming the second switching element, and an anode connected to a negative output terminal of the DC power supply device;
A second constant current diode having an anode connected to the other end of the primary coil with the center tap;
A cathode connected to a cathode of the second constant current diode and a base of a transistor forming the first switching element, and an anode connected to a negative output terminal of the DC power supply device, a second Zener diode,
A transistor that forms the second switching element is driven by a current flowing from one end of the primary coil with the center tap to the first constant current diode and the first Zener diode. At this time, the charge of the base of the second transistor is The first transistor is discharged to one end, the second transistor is completely turned off, and current flows from the other end of the primary coil with the center tap to the second constant current diode and the second Zener diode. The transistor forming one switching element is driven, and at this time, the charge of the base of the first transistor is discharged to the other end of the primary coil, and the first transistor is made non-conductive. Power supply equipment.
アノードが、前記第2定電流ダイオードのカソードに接続され、カソードが、前記センタータップ付き一次コイルの他端に接続された第2切換えダイオードと
を備えること
を特徴とする請求項6に記載の無接触給電設備。 A first switching diode having an anode connected to a cathode of the first constant current diode, and a cathode connected to one end of the center coil with the center tap;
Anode, the second is connected to the cathode of the constant current diode, a cathode, free of claim 6, characterized in that it comprises a second switching diode which is connected to the other end of the primary coil with the center tap Contact power supply equipment.
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